JPH0481726A - 波長変換装置および光情報処理装置 - Google Patents

波長変換装置および光情報処理装置

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JPH0481726A
JPH0481726A JP2196626A JP19662690A JPH0481726A JP H0481726 A JPH0481726 A JP H0481726A JP 2196626 A JP2196626 A JP 2196626A JP 19662690 A JP19662690 A JP 19662690A JP H0481726 A JPH0481726 A JP H0481726A
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JP
Japan
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light
optical
optical waveguide
slab
waveguide
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JP2196626A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Yamamoto
博昭 山本
Tetsuo Yanai
哲夫 谷内
Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光を異なった波長に変換する波長変換素子と、
光ディスクで代表される光情報処理装置に関するもので
あも 従来の技術 近年 光情報処理や化学・物理分析等の分野で波長の短
いレーザ光源が必要とされており、高性能な第二次高調
波発生素子の開発が期待されている(輻射科学研究会資
料R386−21)。
第7図に従来の光導波路を用いた第2次高調波発生素子
の構造を示す。23はニオブ酸リチウム基板であり、 
24はプロトン交換光導波路である。
光導波路24へ入射する第一次のレーザ光25 fL光
導波路24の非線形光学効果により波長の半分の光(第
二次高調波)に変換されチェレンコフ放射により基板内
に一定の角度で放射される。
発明が解決しようとする課題 このようにして発生した第二次高調波を光情報処理等の
分野で利用する場合 この第二次高調波を回折限界近く
まで集光する必要がある。しかしながらチェレンコフ放
射によって発生し 空間に放射される第二次高波は波面
が複雑に歪んでおり、回折限界まで集光が不可能であっ
九 このため第二次高調波を用いた光情報処理装置も実
現が困難であり九 本発明は回折限界まで集光が可能な
第二次高調波を発生するものであり、またこの波長変換
装置を用いることにより光情報処理装置をするものであ
4 課題を解決するための手段 本発明は (1)基板上に複数の光導波路を含んで形成され前記複
数の光導波路のうち一方の光導波路は伝搬する第一次の
光の波長を変換しかつ波長変換された第二次の光を前記
光導波路の外部に放射し得る非線形光学効果を有する三
次元光導波路であり、かつ複数の光導波路の他方が前記
波長変換された第二次の光と結合し 前記第二次の光を
導波光として伝搬するスラブ光導波路であることを特徴
とする波長変換装置 (2)スラブ光導波路を伝搬する前記第二次の光の波面
を変換する光導波路素子を有することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の波長変換装置 (3)コヒーレント光源もしくは準コヒーレント光源と
、特許請求の範囲第1項記載の波長変換装置もしくは特
許請求の範囲第2項記載の波長変換装置と、記前記波長
変換装置から出射する前記第二次の光を情報が記録され
た基体表面で集光する光学素子と、前記基体表面に集光
された光の反射光もしくは透過光を検出する検出装置か
らなる光情報処理装置 (4)特許請求の範囲第1項記載の波長変換装置を有す
る光情報処理装置で、前記スラブ光導波路を伝搬する前
記第二次の光を空間中へ射出し 情報が記録された基体
表面で集光し 前記基体からの反射光を前記スラブ光導
波路へ導波させる回折格子と、前記反射されスラブ導波
路を伝搬する光を検出する光検出装置を有することを特
徴とする光情報処理装置 であ4 作用 本発明は 第二次高調波を非線形光学効果を有する三次
元光導波路とスラブ光導波路間で発生させ、発生した第
2次高調波をこのスラブ光導波路内に閉じ込めるために
複雑な波面の歪が生じなしもこのためこの波長変換装置
からの出射光は簡単な光学系で集光が可能であり、これ
を用いた光情報処理装置も実現可能となも またスラブ
導波路の内部または表面に導波する第二次高調波の波面
を変換する光導波路素子を形成した光集積回路を用いる
と外部の光学系をさらに簡単にできる。
実施例 第1図は第一の発明の第一の実施例の波長変換装置の斜
視図である。以下この図面をもとに本発明の波長変換装
置について説明する。
1はニオブ酸すチュウムからなる基板、 2は基板1上
に温度230度のピロ燐酸中で熱処理したプロトン交換
スラブ光導波路 3はスラブ導波路表面をフォトリソグ
ラフィーにより形成したレジストをマスクとしてドライ
エツチングにより形成した三次元光導波路(高さ0.1
μ瓜 幅1μm)で非線形光学効果をもつものであム 以下第一の実施例の波長変換装置の動作について説明す
4 入射光4 (波長830nm)は三次元光導波路3
の端面から入射し基本波5として三次元光導波路3を基
本波5として伝搬すム 三次元光導波路3を伝搬する基
本波5は三次元光導波路3の非線形光学効果により波長
の半分の第二次高調波6 (波長415nm)に変換さ
れスラブ光導波路3へ伝搬する。この変換には 基本波
5と第二次高調波6の位相整合が必要となる。本発明で
は第二次高調波6が伝搬する光導波路3がスラブ光導波
路であるた数 基本波5の伝搬方向に対して面内で任意
の角度で伝搬する導波モードが存在すも 第二次高調波
6はこの導波モードのうち位相整合するモードと自動的
に結合しスラブ光導波路を平行光として伝搬すも スラ
ブ導波路2を伝搬する第二次高調波6はこの第二次高調
波6の伝搬方向に垂直に形成されスラブ導波路端より素
子外部へ出射光7として出射する。この出射光7はスラ
ブ光導波路2に垂直の方向にはスラブ導波路端を中心と
して同心円状に拡がり、水平の方向には平行になる。こ
のような光はシリンドリカルレンズにより容易に平行光
に変換でき複雑な波面の歪か生じない。このためこの波
長変換装置からの出射光7は簡単な光学系により回折限
界まで集光が可能であム 第2図は第一の発明の第二の実施例の波長変換装置の斜
視図である。 1はニオブ酸すチュウムからなる基板、
 2は基板1上に温度230度のピロ燐酸中で熱処理し
たプロトン交換スラブ光導波路3は非線形光学効果を有
する三次元光導波路で、スラブ光導波路2上にパターニ
ングしたタンタルをマスクとして温度230度のピロ燐
酸中で熱処理し形成すも 本実施例も第一の実施例同様
三次元光導波路3を伝搬する基本波5が波長変換されス
ラブ導波路2を伝数 素子端面から射出する。
第3図は第二の発明の第三の実施例をあられす波長変換
装置の斜視図であも 1はニオブ酸すチュウムからなる
基板、 2は基板1上にプロトン交換によって形成した
スラブ光導波路 3はスラブ導波路2の表面にフォトリ
ソグラフィーおよびエツチングにより形成した非線形光
学効果を持つ三次元光導波路 8はスラブ導波路上にS
iO2を装荷して形成された導波路型レンズであム以下
この波長変換装置の動作について説明す4三次元光導波
路3を伝搬する基本波5は三次元光導波路3の非線形光
学効果により波長の半分の第二次高調波6に変換されス
ラブ光導波路2を平行光として伝搬すも スラブ光導波
路2を伝搬する第二次高調波6は導波路型レンズ8によ
り導波路端面へ集光する光9に変換される。導波路端面
に集光された光9は集光部を中心とする球面波10とし
て外部へ出射すも 出射した球面波10は凸レンズなど
の単純な光学系により回折限界まで集光が可能となも 第4図は第一の発明の第四の実施例の波長変換装置の斜
視図であも 1はニオブ酸すチュウムからなる基板 2
は基板1上に温度230度のピロ燐酸中で熱処理したプ
ロトン交換スラブ光導波路3はスラブ導波路表面をフォ
トリソグラフィーにより形成したレジストをマスクとし
てドライエツチングにより形成した三次元光導波路(高
さ0゜1μ瓜 幅1μm)で非線形光学効果をもつもの
であム 11はスラブ導波路上に形成された5102装荷による
平行グレーティングカプラで、スパッタ蒸着したSiO
2膜を三光束干渉ホログラフィック露光によって形成し
たレジストをマスクとしてドライエツチングしたもので
あa 以下この光集積回路の動作について説明する。
三次元光導波路3を伝搬する基本波は三次元光導波路3
の非線形光学効果により波長の半分の第二次高調波6に
変換されスラブ光導波路を平行光として伝搬すム スラ
ブ導波路を伝搬する第二次高調波6は平行グレーティン
グカプラ12より素子の外部へ平行光12として出射す
る。出射した平行光12は凸レンズなどの単純な光学系
により回折限界まで集光が可能となa 第5図は第2の発明の第1の実施例の光情報処理装置の
構成図であム 13は波長830 nmのレーザダイオ
ード、 14は第一の第一図にしめず発明の波長変換波
WL 15はシリンドリヵルレンX  16はビームス
プリッ久 17は集光光学慕18は光ディス久 19は
光検出器であも レーザダイオードからの出射光は波長
変換装置14により1/2の波長の出射光6に変換され
る。この出射光6はビームスプリッタ16を透過し集光
光学系17により光ディスク18の表面に集光されも 
表面に集光された光はディスクに記録された情報により
反蝕 回折され集光光学双 ビームスプリッタをへて光
検出器19へ入射し電気信号に変換されも この光情報処理装置は回折限界に集光可能な高調波を情
報の検出に用いるため集光スポット径を半分にすること
が可能となり、光ディスクの記録密度は4倍になも ここでは第一の発明の第一の実施例の波長変換装置を用
いた光情報処理装置について説明した力(この波長変換
装置を第2項記載の波長変換装置に置き換えることによ
り集光光学系の簡単化が可能である。また13のレーザ
ダイオードはコヒーレント光源または準コヒーレント光
源であればよい。
第6図は第二の発明の第二の実施例の光情報処理装置の
構成図であ4 13はレーザダイオードミ3は非線形光
学効果をもつ三次元光導波路20は導波路型集光性ビー
ムスプリッタ 21は集光性グレーティングカプラ、 
23は光ディス久 24および25は光検出器である。
レーザダイオードからの出射光は三次元光導波路3によ
り1/2の波長の第二次高調波6に変換されスラブ光導
波路2を伝搬すも この第二次高調波6は導波路型集光
性ビームスプリッタ20を透過し集光性グレーティング
カプラ21により光ディスク23の表面に集光される(
光25)。表面に集光された光25はディスクに記録さ
れた情報に応じて反肘回折され集光性グレーティングカ
プラ21に入射し再度スラブ光導波路2を伝搬する。こ
のスラブ光導波路2を伝搬する光は導波路型集光性ビー
ムスプリッタ20により2つの光(光24、光25)に
分割集光され光検出器26および27にそれぞれ入射し
電気信号に変換されも この光情報処理装置は回折限界に集光可能な高調波を情
報の検出に用いるため集光スポット径を半分にすること
が可能となり、光ディスクの記録密度は4倍になる。ま
た光学系が同一基板上に形成されているため小型軽量な
光情報処理装置を実現できる。なお13のレーザダイオ
ードはコヒーレント光源または準コヒーレント光源であ
ればこの限りではなしも 発明の詳細 な説明したように 本発明によれば回折限界まで集光可
能な第二次高調波をうることができる波長変換装置を実
現できも またこれを用いた高密度記録可能な光情報処
理装置を得ることができ、その実用的効果は太きしも
【図面の簡単な説明】
第1図は第一の発明の第一の実施例の波長変換装置の斜
視@ 第2図は第一の発明の第二の実施例の波長変換装
置の斜視医 第3図は第一の発明の第三の実施例の波長
変換装置の斜視医 第4図は第一の発明の第四の実施例
の波長変換装置の斜視医 第5図は第二の発明の第一の
実施例の光情報処理装置の構成図 第6図は第二の発明
の第二の実施例の光情報処理装置の構成図 第7図は従
来の波長変換装置の構成図である。 1・・・ニオブ酸すチュウム基板、2・・・スラブ光導
波路 3・・・三次元光導波路 8・・導波路型レンX
  11・・・平行グレーティングカプラ、 13・・
・半導体レーサミ 14・第一の発明の波長変換装置 
15・・・シリンドリカルレン、C16・ ・ビームス
プリッタ 17・・・集光光学凰 18・ ・光ディス
久 19・・・光検出器 20・・・導波路型集光性ビ
ームスプリッタ 21・ ・集光性グレーティングカプ
ラ、 26.27・・・光検出a代理人の氏名 弁理士
 粟野 重孝 はか1名第 図 第 面 ■ ?5 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に複数の光導波路を含んで形成され前記複
    数の光導波路のうち一方の光導波路は伝搬する第一次の
    光の波長を変換しかつ波長変換された第二次の光を前記
    光導波路の外部に放射し得る非線形光学効果を有する三
    次元光導波路であり、かつ複数の光導波路の他方が前記
    波長変換された第二次の光と結合し、前記第二次の光を
    導波光として伝搬するスラブ光導波路であることを特徴
    とする波長変換装置。
  2. (2)スラブ光導波路を伝搬する前記第二次の光の波面
    を変換する光導波路素子を有することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の波長変換装置。
  3. (3)コヒーレント光源もしくは準コヒーレント光源と
    、特許請求の範囲第1項記載の波長変換装置もしくは特
    許請求の範囲第2項記載の波長変換装置と、記前記波長
    変換装置から出射する前記第二次の光を情報が記録され
    た基体表面で集光する光学素子と、前記基体表面に集光
    された光の反射光もしくは透過光を検出する検出装置か
    らなる光情報処理装置。
  4. (4)特許請求の範囲第1項記載の波長変換装置を有す
    る光情報処理装置で、前記スラブ光導波路を伝搬する前
    記第二次の光を空間中へ射出し、情報が記録された基体
    表面で集光し、前記基体からの反射光を前記スラブ光導
    波路へ導波させる回折格子と、前記反射されスラブ導波
    路を伝搬する光を検出する光検出装置を有することを特
    徴とする光情報処理装置。
JP2196626A 1990-07-24 1990-07-24 波長変換装置および光情報処理装置 Pending JPH0481726A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254444A (ja) * 2007-04-07 2008-10-23 Coperion Werner & Pfleiderer Gmbh & Co Kg 押出機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008254444A (ja) * 2007-04-07 2008-10-23 Coperion Werner & Pfleiderer Gmbh & Co Kg 押出機

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